关于水利工程岩体强度试验的探讨

2015-11-04陈霓

建材与装饰 2015年36期

关键词：节理裂隙层面

陈霓

（贵州省水利水电勘测设计研究院贵州贵阳 550001）

关于水利工程岩体强度试验的探讨

陈霓

（贵州省水利水电勘测设计研究院贵州贵阳 550001）

为进一步提高样品试验检测的及时性和准确性，为建设工程提供科学、公正、可靠的地基岩土力学及物理性状数据，本文结合具体工程案例，重点就水利工程岩体强度试验进行了研究。

水利工程；岩体强度；试验分析

引言

拟建开阳县三岔河水库坝址位于贵州省开阳县龙岗镇格林村，水库所在三岔河为鱼梁河一级支流，鱼梁河经清水河汇入乌江，地理位置东经107°00′～107°03′，北纬26°56′～27°00′。三岔河发源于龙岗镇二村羊比组，主河道全长14.3km。

1　工程概况

三岔河水库总库容1106.5万m3，正常蓄水位高程约1061m，拟建坝高约75.0m，水库规模为中型，主要建筑物有大坝、输水管线、提水泵站等，工程具有供水、灌溉等功能。坝址通有乡村公路，库区两侧有简易乡村路，坝址距龙岗镇7.0km，距贵阳86km。

2　岩体强度试验

2.1试点布置

图1　各试点具体位置

现场强度试验试点的布置按照《规程》要求及工程地质实际情况来确定。按《规程》要求每组强度试验完成4～5个试点，各试点具体位置详见试点布置图1。

各组试点布置情况及编号：左岸PD-1平硐：结构面（层面）1组，共5个试点，试点编号：τ1-1～τ1-5，布置在距平硐口15.3～16.7m，由于平硐空间有限，层面不连续，同一组层面要求布置在同一层位上，所以布置相对较集中；岩体1组，试点编号：τ2-1～τ2-5，布置在距平硐口20.0～24.7m。右岸PD-2平硐：结构面（层面）1组，共5个试点，试点编号：τ3-1～τ3-5，布置在距平硐口11.1～13.3m，由于平硐空间有限，层面不连续，同一组层面要求布置在同一层位上，所以布置相对较集中；岩体1组，试点编号：τ4-1～τ4-5，布置在距平硐口14.3～22.3m。

2.2试样制备及养护

由熟练石工进行试体加工。试体加工由专人负责，每个试体应满足：①剪切面积大于或等于2500cm2；②最小边长大于或等于50cm；③每个试体高度大于或等于试体边长的2/3（即大于或等于33cm）。为确保试样不被扰动，在加工过程中必须清除表层爆破后的松动岩石，再加工试点。对于结构面的加工，试体制备时以不扰动结构面的天然结构为原则，采取一定措施进行保护。在试块加工合格后，对每个试块进行试验前的地质描述、拍照，并浇筑强度较高的钢筋混凝土保护罩，且进行龄期养护按照一定比例加入外加剂，即可在强度达到标准后进行测试工作。

2.3试验方法

4组岩体强度试验均按照《规程》要求的方法和步骤进行，试验采用平推法。试验设备方面：采用8个百分表来测量试体的剪切位移和垂直位移，加荷设备法向荷载和剪切荷载均采用YS150-5C千斤顶和SBS7卧式油泵加压。

试验过程中，对每个试体，法向荷载分3～4级施加，每隔5min施加一级，并测读法向位移。在最后一级法向荷载作用下，法向位移相对稳定后（稳定标准：每隔10min测读一次，连续两次读数之差不超过0.03mm），开始施加剪切荷载。剪切荷载按预估的最大值等分8～12级施加，剪切荷载施加按时间控制，为每5min施加一级，当剪切位移增量为前级位移增量的1.5倍时，将级差减半。抗剪断试验结束后，保持法向应力不变，进行抗剪（摩擦）试验，以获取抗剪强度参数。试验全部结束后，将试体沿剪断面翻开，对试体剪切面进行面积测量和地质描述及拍照。

3　试验成果整理分析

试验资料的整理按照《规程》中要求进行。对各试点进行剪切破坏前后的特征描述如下：

3.1左岸PD-1平硐

T1：岩体结构面（层面）强度试验，布置在距平硐口15.3～16.7m，试点岩性肉红色、浅灰色中厚层中风化白云岩，试点均处于天然状态下。①T1-1试点：剪切破坏前试点顶部节理裂隙呈网状发育，试体整体较破碎。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切面上盘节理裂隙极为发育，试体上盘在剪切后沿剪断面翻开进行地质描述的过程中破坏。②T1-2试点：剪切破坏前试点节理裂隙极为发育，试体整体较完整。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切面凸凹不平整，剪切上盘裂隙发育。③T1-3试点：剪切破坏前试点节理裂隙极为发育，呈刀砍状，胶结差。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切试体上盘裂隙发育，大量铁质浸染，胶结差，下盘完整。④T1-4试点：剪切破坏前试点节理裂隙充分发育，呈刀砍状，胶结差。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切面凸凹不平整，起伏差在1～1.5cm之间。⑤T1-5试点：剪切破坏前试点节理裂隙充分发育，试体整体相对完整。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切面凸凹不平整。

T2：岩体强度试验，布置在距平硐口20.0～24.7m，试点岩性肉红色、浅灰色中厚层中风化白云岩，试点均处于天然状态下。①T2-1试点：剪切破坏前试点节理裂隙发育，呈刀砍状，大量铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面剪切破坏，少部分沿层面破坏，大部沿岩体破坏。②T2-2试点：剪切破坏前：试点节理裂隙发育，呈刀砍状，大量铁质浸染，胶结一般，试体不完整。试验剪切破坏后：试点沿预留剪切面剪切岩体破坏，剪切面起伏差较大，在1～3.5cm之间，呈据齿状，裂隙间大量铁质浸染，泥质、钙质胶结差，剪切面挤压碎块石分面少。③T2-3试点：剪切破坏前试点节理裂隙发育分布，试体相对完整。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面剪切岩体破坏。④T2-4试点：剪切破坏前试点节理裂隙网状发育分布，大量铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面岩体剪切破坏，剪切面起伏差在1～5cm之间，节理裂隙呈网状发育。⑤T2-5试点：剪切破坏前试点节理裂隙呈网状分布，大量铁质浸染，胶结一般。试验剪切破坏后：试点沿预留剪切面剪切破坏，剪切面部分沿层面破坏。

3.2右岸PD-2平硐

T3：岩体结构面（层面）强度试验，布置在距平硐口11.1～13.3m，试点岩性肉红色、浅灰色中厚层中风化白云岩，试点均处于天然状态下。①T3-1试点：剪切破坏前试点顶部节理裂隙发育，试体整体相对完整。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切试体节理裂隙一般发育。②T3-2试点：剪切破坏前试点顶部节理裂隙发育一般，试体整体完整。试验剪切破坏后试点沿未预留层面剪切破坏，剪切试体节理裂隙一般发育。③T3-3试点：剪切破坏前试点顶部节理裂隙发育一般，极少量铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切面岩质新鲜，剪切试体节理裂隙发育。④T3-4试点：剪切破坏前试点顶部节理裂隙发育，少量铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留层面剪切破坏，剪切面岩质新鲜，有大量擦痕，剪切试体节理裂隙发育。⑤T3-5试点：剪切破坏前试点顶部节理裂隙呈网状发育，节理裂隙间钙质胶结较好试验剪切破坏后试点沿预留结构面剪切破坏，剪切面节理裂隙发育。

T4：岩体强度试验，布置在距平硐口14.3～22.3m，试点岩性灰色中厚层中风化白云岩，试点均处于天然状态下。①T4-1试点：剪切破坏前试点节理裂隙网状分布，试体完整。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面岩体剪切破坏，试点节理裂隙发育。②T4-2试点：剪切破坏前试点节理裂隙呈网状发育，试体完整，节理裂隙间少量铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面岩体间破坏，试点节理裂隙发育。③T4-3点：剪切破坏前试点节理裂隙呈网状发育，胶结一般。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面岩体剪切破坏，试点节理裂隙发育。④T4-4试点：剪切破坏前试点节理裂隙呈网状充分发育，节理裂隙间铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面岩体间剪切破坏，相对平整。⑤T4-5试点：剪切破坏前试点网状节理裂隙极为发育，节理裂隙间铁质浸染。试验剪切破坏后试点沿预留剪切面岩体剪切破坏，节理裂隙发育。